过渡金属硫化物在太阳能中的利用

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1、用于太阳能电池的基本都是半导体，本次说将主要围绕半导体。价带：通常是指半导体或绝缘体中，在0K时能被电子占满的最高能，又称价电带导带：对于金属，所有价电子所处的能带就是导带。对于半导体，所有价电子所处的能带是所谓价带，比价带能量更高的能带是导带（导带是半导体最外面（能量最高）的一个能带，是由许多准连续的能级组成的）禁带：在能带结构中能态密度[1]为零的能量区间。常用来表示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间价带顶与导带底之间的能量差，就是所谓半导体的禁带宽度。这就是产生本征激发所需要的最小平均能量。这是半导体最重要的一个特征参

2、量。对半导体而言，电子可以由价带激发到导带上。若激发是由光所致，就可以是太阳能转化，也就与本次主题产生了关联，进而可以发生氧化还原反应（光催化）或是发电（光电池）。少数载流子存活时间t=1/r(p+n)，r为复合几率，p，n分别为平衡时空穴，电子浓度选择半导体材料的考虑因素：1.利用不完全的光能。hv>E（禁带能量），hv—E以热能散失。2.少数载流子的复合。3.开路电压V比禁带宽度E小，E—qV以热能形式散失。4.透过，hv

3、过小时，光电流虽然大，但hv-E也大，qV/E小，效率不高；禁带宽度过大时，光子直接透过。随意当禁带宽度为1.4—1.7eV的材料一般转化效率比较高。另一个因素电子空穴复合在PN结上外加一电压，如果P型一边接正极，N型一边接负极，电流便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都向界面运动，使空间电荷区变窄，电流可以顺利通过。如果N型一边接外加电压的正极，P型一边接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流过。这就是PN结的单向导电性，导电时,内场外场异向。光伏打效应太阳能电池在光照下，能量大于半导体禁带宽度

4、的光子，是的半导体原子的价电子受到激发，在P区和N区产生电子-空穴对由于热运动向各个方向迁移。电子-空穴对进入内电场区（空间电荷区），电子被推入n区，空穴被推入p区，空间电荷边界总的载流子浓度近似为0。在n区，电子-空穴产生后，空穴便向pn结边界扩散，一旦到达，便立即受到内电场作用到p区，电子则留在n区。P区相反。留在n区的电子和留在p区的空穴用导线连接便产生了电流。因此在pn结两侧形成正负电荷的积累，形成与内场相反的光生电场。这个电场除了抵消部分内建电场之外，还使p区带正点，n区带负电，一次产生了光生电动势。这就是光伏打效应。

5、P区为正极，n区为负极可见光波长770～350nm，能量1.60——3.15eV。本次金属硫化物以CdS为主要内容，CdS系列以光解硫化氢为例CdS/TiO2问题:硫离子会与单质硫化合生成多硫离子，阻塞材料孔道，降低反应活性。加入SO32-，有接下来的转换：有点：高的产氢率没有硫代硫酸根和单质硫生成，光催化反应效率高目前已报道的催化剂包括以下几类：金属氧化物、金属硫化物催化剂，如ZnO、CdS等；复合型催化剂。如CdS-ZnS、CdS-Ti02；掺杂型催化剂，如Cu-ZnO；负载型催化剂，如分子筛负载CdS等，以及多孔二元、多元

6、硫属化合物催化剂。二元硫属化合物带系能较大，大部分为紫外光响应半导体，而太阳光谱中的紫外光谱仅占4％，因此无法有效地利用太阳能。而且，二元硫属化合物稳定性较差，容易发生光腐蚀，如CdS在用于光催化分解水和硫化氢时，光腐蚀严重，催化性能下降较快，Cd有毒且能污染环境。因此，设计制备稳定性好、可见光响应的半导体光催化剂成为目前的研究热点。多元硫属化合物具有稳定性好、带系能小、可见光响应等特点，吸引了人们的注意。三元型金属硫化物，如CdIn2S4（光催化分解水产氢实验表明，Cdln2S4产氢速率高达3476μmol/h），ZnIn2S

7、4（可见光照射下，产氢速率可达527．5μmol/(h·g)）（reducedgrapheneoxide）RGO-ZnxCd1-xS2Insummary,thehighphotocatalyticH2-productionperformanceundersimulatedsolarirradiationovertheRGO-Zn0.8Cd0.2Sphotocatalystusingafeasiblecoprecipitationhydrothermalreductionstrategywasreportedforthefirst

8、time.Theas-preparedRGO-Zn0.8Cd0.2SsamplereachedahighH2-productionrateof1824μmolh−1g−1attheRGOcontentof0.25wt%andtheQEof23.4%at420nm